(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１，第２の主面を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板のある高さ位置において部分的に形成されており、入力が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための貫通孔が形成されている金属膜と、
前記金属膜と誘電体基板層を介して対向するように誘電体基板の第１もしくは第２の主面または内部に形成された複数のグラウンド電極と、
前記複数のグラウンド電極間を電気的に接続するように設けられたグラウンド接続電極と、
前記誘電体基板の第１，第２の主面に形成された入出力端子と、
前記金属膜に対し、該金属膜の異なる部分で結合された１対の入出力結合回路と、前記入出力端子と前記入出力結合回路とを電気的に接続している入出力接続電極とを備え、前記複数のグラウンド電極が誘電体基板層を介して前記金属膜の上下に配置されて、トリプレート構造を構成し、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードと、前記金属膜において生じる複数の前記共振モードとが結合され、バンドパスフィルタが構成されていることを特徴とする、デュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体が、前記金属膜で生じる複数の共振モードとは別個に共振するように構成されている、請求項１に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードが、ＴＥモードまたはＴＭモードの変形モードである、請求項２に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項４】
前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードの共振周波数が、前記金属膜において生じる複数の共振モードの共振周波数と異なる、請求項２または３に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項５】
前記グラウンド接続電極は、前記誘電体基板の側面に形成された電極、または前記誘電体基板の内部に形成したビアホール電極により構成されており、
前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードの共振周波数が所望とする周波数位置に現われるように、前記グラウンド電極及び前記グラウンド接続電極の大きさ、形状及び位置を調整することにより前記構造体の共振長を変化させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のデュアルモード・バンドパスフィルタの特性調整方法。
【請求項６】
前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振時のインピーダンスが所望の値となるように、前記入出力結合回路を構成する電極膜と共振器を構成する金属膜との重なり面積や距離、または前記入出力接続電極と前記グラウンド電極との距離を調整することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のデュアルモード・バンドパスフィルタの特性調整方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載のデュアルモード・バンドパスフィルタを備えることを特徴とする、デュプレクサ。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載のデュアルモード・バンドパスフィルタを帯域フィルタとして備えることを特徴とする、無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波〜ミリ波帯の通信機において帯域フィルタとして用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタ及びその特性調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波領域で用いられるバンドパスフィルタとして、デュアルモード・バンドパスフィルタが種々提案されている（MINIATURE DUAL MODE MICROSTRIP FILTERS, J.A. Curtis and S.J. Fiedziuszko, 1991 IEEE MTT-S Digestなど）。
【０００３】
図１１及び図１２は、従来のデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための各模式的平面図である。
図１１に示すバンドパスフィルタ２００では、誘電体基板（図示せず）上に円形の導電膜２０１が形成されている。この導電膜２０１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２０２及び入出力結合回路２０３が結合されている。そして、上記入出力結合回路２０３が配置されている部分に対して中心角４５°の角度をなす位置に、先端開放スタブ２０４が形成されている。これによって共振周波数が異なる２つの共振モードが結合され、バンドパスフィルタ２００は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作するように構成されている。
【０００４】
また、図１２に示すデュアルモード・バンドパスフィルタ２１０では、誘電体基板上に略正方形の導電膜２１１が形成されている。この導電膜２１１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２１２，２１３が結合されている。また、入出力結合回路２１３に対して１３５°の位置のコーナー部が欠落されている。欠落部分２１１ａを設けることにより、２つの共振モードの共振周波数が異ならされており、該２つのモードの共振が結合されて、バンドパスフィルタ２１０は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作する。
【０００５】
他方、円形の導電膜に代えて、円環状の導電膜を用いたデュアルモードフィルタも提案されている（特開平９−１３９６１２号公報、特開平９−１６２６１０号公報など）。すなわち、円環状のリング伝送路を用い、図１１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタと同様に、中心角９０°の角度をなすように入出力結合回路を配置し、かつリング状伝送路の一部に先端開放スタブを設けてなるデュアルモードフィルタが開示されている。
【０００６】
また、特開平６−１１２７０１号公報にも、同様のリング状伝送路を用いたデュアルモードフィルタが開示されている。図１３に示すように、このデュアルモードフィルタ２２１では、誘電体基板上に円環状の導電膜２２２が形成されているリング共振器が構成されている。ここでは、円環状の導電膜２２２に対して、互いに９０°をなすように４個の端子２２３〜２２６が構成されている。４個の端子のうち、互いに９０°の角度をなす位置に配置された２個の端子２２３，２２４が入出力結合回路２２７，２２８に結合されており、残りの２個の端子２２５，２２６が帰還回路２３０を介して接続されている。
【０００７】
上記構成により、１つのストリップ線路からなるリング共振器において、互いに結合しない直交モード共振を生じさせ、上記帰還回路２３０により結合度を制御することが可能である旨が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１１及び図１２に示した従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、１つの導電膜パターンを形成することにより２段のバンドパスフィルタを構成することができ、従ってバンドパスフィルタの小型化を図り得る。
【０００９】
しかしながら、円形や正方形の導電膜パターンにおいて、上記特定の角度を隔てて入出力結合回路を結合する構成を有するため、結合度を大きくすることができず、広い通過帯域を得ることができないという欠点があった。
【００１０】
また、図１１に示されているバンドパスフィルタでは、導電膜２０１が円形であり、図１２に示すバンドパスフィルタでは、導電膜２１１がほぼ正方形と形状が限定されている。従って、設計の自由度が低いという問題もあった。
【００１１】
また、特開平９−１３９６１２号公報や特開平９−１６２６１０号公報に記載のようなリング状共振器を用いたデュアルモードバンドパスフィルタにおいても、同様に結合度を大きくすることが困難であり、かつリング状共振器の形状が限定されるという問題があった。
【００１２】
他方、前述した特開平６−１１２７０１号公報に記載のデュアルモードフィルタ２２１では、帰還回路２３０を用いることにより、結合度の調整が行われ、広帯域化が図られるとされている。しかしながら、この先行技術に記載のデュアルモードフィルタでは、帰還回路２３０が必要であり、回路構成が煩雑化するという問題があった。加えて、やはり、リング状共振器の形状が円環状と限定され、設計の自由度が低いという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、小型化を図り得るだけでなく、結合度を大きくすることができ、さらに結合度の調整が容易であり、広い通過帯域を容易に実現することができ、さらに設計の自由度に優れたデュアルモード・バンドパスフィルタ及びその特性調整方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを有するデュプレクサ及び無線通信装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタは、第１，第２の主面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板のある高さ位置において部分的に形成されており、入力が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための貫通孔が形成されている金属膜と、前記金属膜と誘電体基板層を介して対向するように誘電体基板の第１もしくは第２の主面または内部に形成された複数のグラウンド電極と、前記複数のグラウンド電極間を電気的に接続するように設けられたグラウンド接続電極と、前記誘電体基板の第１，第２の主面に形成された入出力端子と、前記金属膜に対し、該金属膜の異なる部分で結合された１対の入出力結合回路と、前記入出力端子と前記入出力結合回路とを電気的に接続している入出力接続電極とを備え、前記複数のグラウンド電極が誘電体基板層を介して前記金属膜の上下に配置されて、トリプレート構造を構成し、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードと、前記金属膜において生じる複数の前記共振モードとが結合され、バンドパスフィルタが構成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の特定の局面では、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体が、前記金属膜で生じる複数の共振モードとは別個に共振するように構成されている。
【００１７】
本発明の他の特定の局面では、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードが、ＴＥモードまたはＴＭモードの変形モードである。
【００１８】
本発明のさらに他の特定の局面では、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードの共振周波数が、前記金属膜において生じる複数の共振モードの共振周波数と異なっている。
【００２０】
本発明にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタは、容易に特性を調整することができ、本発明のある局面では、前記グラウンド接続電極は、前記誘電体基板の側面に形成された電極、または前記誘電体基板の内部に形成したビアホール電極により構成されており、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードの共振周波数が所望とする周波数位置に現われるように、前記グラウンド電極及び前記グラウンド接続電極の大きさ、形状及び位置を調整することにより前記構造体の共振長を変化させることを特徴とするデュアルモード・バンドパスフィルタの特性調整方法が提供され、他の特定の局面では、前記グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振時のインピーダンスが所望の値となるように、前記入出力結合回路を構成する電極膜と共振器を構成する金属膜との重なり面積や距離、または前記入出力接続電極と前記グラウンド電極との距離を調整することを特徴とするデュアルモード・バンドパスフィルタの特性調整方法が提供される。
【００２１】
本発明に係るデュプレクサは、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る無線通信装置は、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施例にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタの外観を示す斜視図及び正面断面図であり、図１（ｃ）は、本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの内部に形成されている共振器を構成するための金属膜及び入出力端子を示す平面断面図である。
【００２４】
デュアルモード・バンドパスフィルタ１は、矩形の誘電体基板２を有する。誘電体基板２を構成する材料は特に限定されるわけではないが、本実施例では、比誘電率ε＝７及びｔａｎδ＝０．００１（ａｔ３０ＧＨｚ）であるＭｇ−Ｓｉ−Ｂ−Ｏ系ガラスセラミックスにより構成されている。
【００２５】
矩形板状の誘電体基板２の第１の主面としての上面には、ほぼ全面にグラウンド電極３が形成されている。グラウンド電極３は、誘電体基板２の上面において、対向しあう対の端縁２ａ，２ｂに沿う切欠部３ａ，３ｂを有する。該切欠部３ａ，３ｂ内に、グラウンド電極３と隔てられて、すなわちグラウンド電極３と電気的に絶縁されて入出力端子４，５がそれぞれ形成されている。入出力端子は、矩形の電極膜により構成されている。
【００２６】
誘電体基板２の第２の主面としての下面には、全面にグラウンド電極６が形成されている。また、誘電体基板２の上面の端縁２ａ，２ｂの両側に位置する一対の側面２ｃ，２ｄに、グラウンド接続電極７，８が形成されている。グラウンド接続電極７，８は、誘電体基板２の上面及び下面に形成されているグラウンド電極３，６を電気的に接続するために設けられている。
【００２７】
他方、誘電体基板２の内部のある高さ位置には、共振器を構成するための金属膜９が部分的に形成されている。金属膜９は、グラウンド電極３，６と誘電体基板層を介して重なり合うように、かつこれらと平行に配置されている。
【００２８】
本実施例では、金属膜９の平面形状は長方形であり、貫通孔９ａを有する。貫通孔９ａもまた長方形であるが、この貫通孔９ａは、金属膜９の長辺方向に伝搬する共振モードと短辺方向に延びる共振モードとを結合させるために設けられている。
【００２９】
すなわち、入出力端子４，５の一方から入力を加えた場合、金属膜９において、長辺方向及び短辺方向に伝搬する共振モードが発生する。長辺方向に伝搬する共振モードの共振周波数と、短辺方向に伝搬する共振モードの共振周波数は異なる。そして、貫通孔９ａは金属膜９の長辺と平行な方向に延ばされた長方形の形状を有する。従って、貫通孔９ａの存在により、短辺方向に伝搬する共振モードの共振電界が弱められる。本実施例では、この貫通孔９ａの大きさを調整することにより、短辺方向に伝搬する共振モードの共振周波数が調整され、それによって短辺方向に伝搬する共振モードと長辺方向に伝搬する共振モードとが結合され、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性が得られる。
【００３０】
言い換えれば、上記貫通孔９ａは、金属膜９において生じる上記２つの共振モードを結合するように構成されている。
金属膜９と同じ高さ位置において、金属膜９の短辺とを所定距離を隔てて、入出力結合回路を構成する電極膜１０，１１が形成されている。電極膜１０，１１は、金属膜９に容量結合している。
【００３１】
また、電極膜１０，１１は、その外側端縁が誘電体基板２の一対の端面２ｅ，２ｆにそれぞれ引き出されている。
他方、端面２ｅ，２ｆには、入出力接続電極１２，１３が形成されている。入出力接続電極１２，１３は、上記電極膜１０，１１に電気的に接続されており、かつその上端においては、入出力端子４，５にそれぞれ電気的に接続されている。
【００３２】
入出力接続電極１２，１３は、上記入出力結合回路としての電極膜１０，１１と、誘電体基板２の上面に形成されている入出力端子４，５とを電気的に接続するために設けられている。本実施例では、入出力端子４，５が誘電体基板２の上面に形成されており、電極膜１０，１１が中間高さ位置に形成されているので、入出力接続電極１２，１３は、端面２ｅ，２ｆ上において、端面２ｅ，２ｆと上面とのなす端縁２ａ，２ｂから、下方に延び、かつ入出力結合回路としての電極膜１０，１１に電気的に接続される位置まで延ばされている。
【００３３】
すなわち、入出力接続電極１２，１３は、端面２ｅ，２ｆの下端には至らないように形成されている。
上述したグラウンド電極３、入出力端子４，５、グラウンド電極６、グラウンド接続電極７，８、金属膜９、電極膜１０，１１及び入出力接続電極１２，１３は、いずれも、本実施例ではＣｕにより形成されている。もっとも、これらの電極を構成する電極材料については特に限定されるものではない。
【００３４】
上記デュアルモード・バンドパスフィルタ１の製造に際しては、誘電体基板を構成するために、複数枚の矩形の誘電体グリーンシートを用意する。次に、誘電体グリーンシートに、誘電体基板の上面、中間高さ位置及び下面に形成される各電極構造を、それぞれ別のグリーンシート上に印刷する。そして、これらの電極が印刷された誘電体グリーンシートを、さらに必要に応じて無地の誘電体グリーンシートを間に介在させて積層し、積層体を得る。得られた積層体を厚み方向に加圧した後、焼成することにより、誘電体基板２が得られる。このようにして得られた誘電体基板２の端面２ｅ，２ｆに、入出力接続電極１２，１３及びグラウンド電極７，８を導電ペーストの塗布・焼付等の適宜の方法により形成すればよい。
【００３５】
上記のように、誘電体基板２は、従来より周知のセラミックス一体焼成技術により容易に得ることができる。
【００３６】
本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１は、中間高さ位置に共振器を構成するための金属膜９を有し、金属膜９の上方及び下方に、グラウンド電極３，６が配置されている、いわゆるトリプレート構造を有する。しかも、共振器を構成する金属膜９の周囲が、グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８により電磁シールドされている。従って、損失の低減を果たすことができる。
【００３７】
加えて、上記グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体は、金属膜９で構成される共振器の複数の共振モードとは別個に共振する。すなわち、入出力接続電極１２，１３を励振源として、主としてグラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８で囲まれる空間に上記金属膜９における共振電磁界とは異なる共振電磁界が存在する。従って、グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体の、例えば形状などを変えることにより、金属膜９で生じる複数の共振モードとは別個の共振を制御することができる。同様に、入出力接続電極１２，１３の形状などを変えることにより、金属膜９で生じる複数の共振モードとは別個の共振を制御することができる。従って、デュアルモード・バンドパスフィルタの特性を容易に調整することができる。
【００３８】
例えば、デュアルモード・バンドパスフィルタ１の金属膜９の共振周波数に、上記グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体の共振周波数を近接させることにより、多段フィルタを構成することができる。あるいは、上記グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体の共振周波数を、デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰域以外に移動させることにより、または上記構造体の共振が小さくなるようにインピーダンスを調整することにより、スプリアスのないフィルタ特性を得ることができる。
【００３９】
次に、本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１の具体的な実験例を説明する。
本実験例では、通過帯域中心周波数が約２１ＧＨｚとなるように、金属膜９の設計を行った。すなわち、金属膜９の長辺を２．２ｍｍ、短辺を１．２ｍｍとした。また、金属膜９において生じる長辺方向の共振と短辺方向の共振とを結合させるために、金属膜９のほぼ中心に、長辺１．８ｍｍ×短辺０．５ｍｍの貫通孔９ａを形成した。
【００４０】
また、誘電体基板２の寸法は、長辺約３．０ｍｍ×短辺１．９ｍｍ×高さ０．６ｍｍとした。
金属膜９の各短辺のコーナー部分近傍において、短辺と４０μｍのギャップを隔てて、０．３×０．３６ｍｍの長方形状の電極膜１０，１１を形成した。
【００４１】
また、上記金属膜９及び電極膜１０，１１は、誘電体基板２の高さ方向ほぼ中央に配置した。さらに、入出力接続電極１２，１３は、上面の入出力端子４，５と中間高さ位置に形成された電極膜１０，１１とを結ぶ長さとし、かつその幅（すなわち高さ方向と直交する方向の寸法）は３００μｍとした。
【００４２】
上記設計のデュアルモード・バンドパスフィルタ１の反射特性の周波数特性を図２に示す。
図２において、低周波数側に表われている、矢印Ａで示す共振が金属膜９のフィルタ特性を得るための共振を示し、高周波数側に表われている矢印Ｂで示す共振がグラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体による共振に対応している。
【００４３】
図２から明らかなように、本実施例では、グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体の共振の共振周波数が、フィルタ特性を得るための共振Ａの共振周波数よりもかなり高くされており、すなわち十分に離されており、従って、フィルタの減衰特性が影響を受けないように構成されている。本願発明者は、図２の矢印Ｂで示されている共振における電磁界分布を、ヒューレットパッカード社製電磁界シミュレータ（品番ＨＦＳＳ）を用い計算した。結果を図３（ａ）及び（ｂ）に略図的に示す。
【００４４】
図３（ａ）は、誘電体基板２を平面視した場合の電磁界分布を示し、（ｂ）は誘電体基板２の中央を通る正面断面図方向から見た電磁界分布を示す。
図３（ａ），（ｂ）から明らかなように、誘電体基板２の中央に誘電体基板２の厚み方向に強い電界が発生しており、該電界を回り込むように磁界が発生していることがわかる。
【００４５】
なお、図３（ａ）における中央のハッチングをした部分が電界の強い部分を示し、周囲の一点鎖線で示す矢印は磁界のベクトル分布を示す。
また、図３（ｂ）における誘電体基板２の厚み方向に延びる矢印は、電界ベクトルを示す。
【００４６】
図３（ａ）及び（ｂ）に示す電磁界分布は、一般に空洞共振器の共振モードと知られているＴＥモードあるいはこれに等価なＴＭモードと分布が類似している。異なるのは、本実施例では、グラウンド電極で覆われていない端面２ｅ，２ｆが存在し、該端面２ｅ，２ｆから電磁界が外部に若干漏れている点にある。
【００４７】
本願発明者は、上記実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１と比較するために、未だ公知ではないが、特願２０００−４７９１９号に開示されている構造を有するデュアルモード・バンドパスフィルタを作製した。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、このデュアルモード・バンドパスフィルタ２１は、誘電体基板２２を用いて構成されており、誘電体基板２２の上面にはデュアルモード・バンドパスフィルタ１の場合と同様に、グラウンド電極３及び入出力端子４，５が形成されている。もっとも、デュアルモード・バンドパスフィルタ２１では、誘電体基板２２の下面に、金属膜９及び入出力結合回路としての電極膜１０，１１が形成されている。すなわち、デュアルモード・バンドパスフィルタ２１はトリプレート構造を有するものではなく、マイクロスリップ構造の誘電体フィルタと同様の構造を有する。
【００４８】
なお、電極膜１０，１１と入出力端子４，５を電気的に接続するための入出力接続電極２３，２４が端面２２ｅ，２２ｆの上端から下端に至るように形成されている。
【００４９】
上記のように、トリプレート構造とされていないことを除いては、第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１と同様にして設計されたデュアルモード・バンドパスフィルタ２１の反射特性の周波数特性を図５に示す。
【００５０】
図５から明らかなように、矢印Ｃで示すフィルタ特性を得るための共振が得られているが、周波側には、図２に示した共振Ｂは見られない。すなわち、図４に示したデュアルモード・バンドパスフィルタ２１では、共振器を構成するための金属膜９がグラウンド電極及びグラウンド接続電極で覆われてシールドされている構造を有しないので、デュアルモード・バンドパスフィルタ１における共振Ｂが存在しない。従って、デュアルモード・バンドパスフィルタ２１では、グラウンド電極を利用した別の共振が生じないので、該別の共振を利用してフィルタ特性の調整を行ったり、多段化を行うことができないことがわかる。
【００５１】
次に、デュアルモード・バンドパスフィルタ１におけるフィルタ特性を得るための共振Ａ（図２参照）と、デュアルモード・バンドパスフィルタ２１におけるフィルタ特性を得るための共振Ｃ（図５参照）の放射効率（入力電力と放射電力との割合）を前述したシミュレータを用いて算出した。その結果、実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では放射効率が１％未満であるのに対し、デュアルモード・バンドパスフィルタ２１では放射効率が３６％と非常に大きいことがわかった。
【００５２】
従って、本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８で金属膜９が電磁シールドされているので、フィルタからの放射が十分に抑制されることがわかる。
【００５３】
第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、グラウンド電極３，６は、誘電体基板２の側面２ｃ，２ｄに設けられたグラウンド接続電極７，８により電気的に接続されていたが、図６（ａ）に示すように、ビアホール電極４１，４２により上面のグラウンド電極３と下面のグラウンド電極６とをさらに電気的に接続してもよい。ここでは、グラウンド接続電極７，８だけでなく、ビアホール電極４１，４２によってもグラウンド電極３，６が電気的に接続されている。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、ビアホール電極４１，４２は、入出力接続電極１２の両側に、該入出力接続電極１２とは電気的に絶縁されているが、近接されて配置されている。すなわち、ビアホール電極４１，４２は、外側面が端面２ｅに露出するように形成されており、かつ上端においては、欠落部３ａにのぞむように形成されている。ビアホール電極４１，４２の位置を調整することにより、例えばビアホール電極４１，４２を、図６（ａ）に示す位置よりも入出力接続電極１２から離れた位置に設けることにより、あるいは端面２ｅよりも内側に位置させるように位置を変更することにより、デュアルモード・バンドパスフィルタ１の特性を調整することができる。なお、図６（ａ）では、端面２ｅ側のみを図示したが、端面２ｆ側においても同様にビアホール電極が形成されている。
【００５５】
また、図６（ｂ）は、デュアルモード・バンドパスフィルタ１の第２の変形例を示す正面断面図である。第２の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタ５１では、金属膜９と、入出力結合回路を構成する電極膜１０，１１が異なる高さ位置に形成されており、かつ金属膜９に対して誘電体基板層を介して電極膜１０，１１が部分的に重なり合うように配置されている。このように、金属膜９と入出力結合回路を構成する電極膜１０，１１は異なる高さ位置に配置されていてもよい。また、電極膜１０，１１と金属膜９との重なり面積や距離を調整することにより、フィルタ特性を調整することもできる。
【００５６】
図６（ａ）及び（ｂ）に示した各変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性の周波数特性を、それぞれ、図７（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００５７】
図７（ａ）及び（ｂ）に示す各周波数特性では、図２に示した矢印Ｂで示す高周波側の共振の存在しないことがわかる。すなわち、入出力接続電極１２，１３、入出力接続電極１２，１３を含む入出力回路部分の構造を調整することにより、グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体の共振のインピーダンスが変化したことを示す。なお、入出力接続回路部分とは、入出力接続電極１２，１３だけでなく、電極膜１０，１１をも含むものとする。
【００５８】
入出力接続電極１１，１２を含む入出力接続回路部分は、上記グラウンド電極３，６及びグラウンド接続電極７，８からなる構造体の共振の励振源に相当している。従って、図６（ａ）に示したように、励振源にビアホール電極４１，４２を設けることによりグラウンド電位を近接させることにより、あるいは図６（ｂ）に示したように励振源を小さくすることにより、上記構造体の共振を小さくすることができる。逆に、グラウンド電位を励振源から遠ざけることにより、あるいは励振源を大きくすることにより、上記構造体の共振を大きくすることもできる。
【００５９】
図８は、本発明の第２の実施例にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタの外観斜視図である。本実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ６１は、上面のグラウンド電極３と下面のグラウンド電極６との電気的接続構造は異なることを除いては、第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１と同様に構成されている。すなわち、本実施例では、側面２ｃ，２ｄにグラウンド接続電極は形成されておらず、４個のビアホール電極６２〜６５により、グラウンド電極３とグラウンド電極６とが電気的に接続されている。
【００６０】
ビアホール電極６２〜６５は、誘電体基板２のコーナー部分近傍に形成されている。ここでは、金属膜９（図８では図示しないが、図１参照）の周囲が、グラウンド電極３，６及びビアホール電極６２〜６５からなる構造により電磁シールドされている。このように、グラウンド接続電極は複数のビアホール電極により構成されていてもよい。
【００６１】
デュアルモード・バンドパスフィルタ６１の反射特性の周波数特性を、図９に示す。なお、図９は低周波数側に表われるフィルタを構成するための共振部分を拡大した図である点において、図２と異なる。
【００６２】
図９において、矢印Ｂは、フィルタの共振を示し、実際には２つの共振モードが結合されている。さらに、矢印Ｄで示すグラウンド電極３，６及びビアホール電極６２〜６５からなる構造体の共振が共振Ｂに接近し、あたかも３段のフィルタのようなフィルタ特性の得られていることがわかる。
【００６３】
これは、第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、グラウンド接続電極７，８が側面２ｃ，２ｄの全面に形成されていたのに対し、ビアホール電極６２〜６５が用いられているので、デュアルモード・バンドパスフィルタ６１では、ビアホール電極６２〜６５によりインダクタンスが装荷され、それによって上記構造体の共振周波数が低下したものと思われる。なお、この構造体における共振の電磁界分布における共振電流は、グラウンド電極３、ビアホール電極６２〜６５、グラウンド電極６、ビアホール電極６２〜６５の順に流れることが前述したシミュレータにより確認されている。
【００６４】
上述した第１，第２の実施例及び各変形例から明らかなように、本発明にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタでは、グラウンド電極及びグラウンド接続電極あるいは入出力接続電極を含む入出力回路部の電極構造を異ならせることにより、あるいはこれらの位置を調整することにより、フィルタ特性をさまざまに調整し得ることがわかる。
【００６５】
なお、本発明にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタは、上述した各実施例及び変形例に限定されるものではない。特に、グラウンド電極及びグラウンド接続電極の構造は、これらからなる構造体の共振長を変えるために、その大きさ、形状及び位置などを自由に選択することができる。また、入出力接続電極を含む入出力接続回路の構造についても上記グラウンド電極を含む構造体の励振源として作用するので、入出力接続電極を含む入出力接続回路部分の大きさ、形状、位置などについても自由に選択することができる。
【００６６】
また、トリプレート構造を構成するにあたり、金属の膜の上下のグラウンド電極のさらに上下に誘電体基板層が設けられていてもよく、従って、グラウンド電極は誘電体基板内に形成されていてもよい。
【００６７】
次に本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタをデュプレクサ及び無線通信装置に用いた場合について、図１０を用いて説明する。
図１０は、デュアルモード・バンドパスフィルタを用いたデュプレクサＤＰＸ、及びそれを用いた無線通信装置３００の要部の一実施例を示すブロック図である。図１０に示されているように、本実施例のデュプレクサＤＰＸは、本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２を２つ接続して構成されており、かつ３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備える。
【００６８】
デュプレクサＤＰＸのポートＰ１は、ＢＰＦ１の一端に形成され、送信部ＴＸに接続されている。また、デュプレクサＤＰＸのポートＰ２は、ＢＰＦ２の一端に形成され、受信部ＲＸに接続されている。さらに、デュプレクサＤＰＸのポートＰ３は、ＢＰＦ１の他端及びＢＰＦ２の他端に接続されており、かつアンテナＡＮＴに接続されている。
【００６９】
以上のように構成することにより、本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタをデュプレクサとして用いることができる。従って設計の自由度が高く、所望とする帯域幅を容易に得ることができるデュプレクサを得ることができる。
【００７０】
また、以上のように、本発明のデュアルモード・バンドパスフィルタ及びデュプレクサを無線通信装置に用いることで、通信品質に優れた無線通信装置を容易に得ることができる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタによれば、誘電体基板内に共振器を構成するための金属膜が形成されており、該金属膜と誘電体層を介して金属膜の上下にグラウンド電極が形成されているトリプレート構造を有し、かつ金属膜の上下に位置するグラウンド電極がグラウンド接続電極により電気的に接続されている。従って、金属膜がグラウンド電極及びグラウンド接続電極により電磁シールドされているので、デュアルモード・バンドパスフィルタにおける外部への放射を低減することができる。従って、デュアルモード・バンドパスフィルタの挿入損失の低減を果たすことができ、あるいはデュアルモード・バンドパスフィルタがノイズ源となる問題を解決することができる。
【００７２】
また、グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードを利用することにより、すなわち、金属膜で得られるフィルタ特性と上記構造体の共振モードとを利用することにより、バンドパスフィルタの多段化を果たすことができる。また、上記構造体の共振周波数を調整することにより、スプリアスのない良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００７３】
さらに、従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、共振器を構成する金属膜の形状に制約があったり、入出力結合回路の結合点の位置に制約があったのに対し、本発明にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタでは、このような制約がないため、設計の自由度を大幅に高めることができる。しかも、金属膜の寸法、貫通孔の寸法あるいは入出力結合回路の結合点の位置を異ならせることにより、特性を大幅に調整することができる。
【００７４】
グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体が、金属膜で生じる複数の共振モードとは別個に共振するように構成されている場合、該グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードを利用して、上記のようにフィルタの多段化を果たしたり、スプリアスのないフィルタ特性を得ることができる。
【００７５】
グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振モードの共振周波数を、金属膜において生じる複数の共振モードの共振周波数と異ならせることにより、上記構造体による共振に起因するスプリアスのない、良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００７６】
上記構造体の共振モードと、金属膜において生じる複数の共振モードとが結合される場合には、それによって多段型のフィルタ特性を得ることができる。
【００７７】
本発明にかかるバンドパスフィルタの特性調整方法において、グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振長を変化させることにより、上記構造体の共振周波数を所望の周波数位置に調整することができる。
【００７８】
また、本発明にかかるバンドパスフィルタの特性調整方法において、上記入出力接続電極の構造を調整すれば、該入出力接続電極がグラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の励振源として作用するので、グラウンド電極及びグラウンド接続電極からなる構造体の共振時のインピーダンスを所望の値に容易に調整することができる。
【００７９】
本発明にかかるデュプレクサ及び無線通信装置は、本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを帯域フィルタとして備えるため、低損失化を果たすことができ、かつ特性の調整が容易であり、かつ良好な通信特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施例にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタの外観を示す斜視図、（ｂ）は正面断面図、（ｃ）は内部構造を説明するための平面断面図。
【図２】第１の実施例にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性の周波数特性を示す図。
【図３】（ａ），（ｂ）は、第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタにおける電磁界分布を説明するための略図的平面図及び略図的正面断面図。
【図４】（ａ）は、公知ではないが、比較のために用意したデュアルモード・バンドパスフィルタの外観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したデュアルモード・バンドパスフィルタの底面に形成されている電極構造を示す模式的平面図。
【図５】図４に示したデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性の周波数特性を示す図。
【図６】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、第１の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの第１の変形例及び第２の変形例を説明するための各部分切欠斜視図及び正面断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、図６（ａ），（ｂ）に示した第１，第２の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性の周波数特性を示す図。
【図８】本発明の第２の実施例にかかるデュアルモード・バンドパスフィルタを示す外観斜視図。
【図９】第２の実施例のデュアルモード・バンドパスフィルタの反射特性の周波数特性を示す図。
【図１０】本発明に従って構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを有するデュプレクサ、並びに該デュプレクサが備えられた無線通信装置の概略ブロック図。
【図１１】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの一例を示す模式的平面図。
【図１２】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの他の例を示す模式的平面図。
【図１３】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の例を示す模式的平面図。
【符号の説明】
１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２…誘電体基板
２ａ，２ｂ…端縁
２ｃ，２ｄ…側面
２ｅ，２ｆ…端面
３…グラウンド電極
４，５…入出力端子
６…グラウンド電極
７，８…グラウンド接続電極
９…金属膜
９ａ…貫通孔
１０，１１…入出力結合回路としての電極膜
１２，１３…入出力接続電極
４１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
４２，４３…ビアホール電極
５１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
６１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
６２〜６５…ビアホール電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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